一种适用光伏并网断路器的主动式防孤岛保护实现方法与流程

本发明涉及一种方法，具体涉及一种适用光伏并网断路器的主动式防孤岛保护实现方法，属于电力系统自动化及保护控制。

背景技术：

1、目前，屋顶光伏等低压小容量光伏装机工程正越来越多的投入使用，配电网的电源结构从原来的单一电源辐射状向多电源辐射式发展，毫无疑问，光伏的接入深刻地改变了配电网的电源结构，这使得配电网传统的三段式电流保护的性能受到了挑战。同时，由于光伏等新能源属于小容量电源，当检测到与主网因故障断开连接时，需要及时通过防孤岛保护将光伏从电网中切除，以保证不至于因电压或频率奔溃而使电网设备受进一步损坏，也能保证重合闸动作时能将故障从系统可靠切除。

2、目前逆变器配置的防孤岛保护大多分为两种：一种基于电网电压和频率的被动式保护，当检测到并网点电压幅值或者频率越限，将逆变器切除，该方案可靠性高，但是检测盲区大，当岛内功率平衡时，有拒动可能性；另一种通过微小扰动，如频率扰动、电流扰动，检测出孤岛状态，将逆变器从电网切除，该方案检测灵敏度高，但有可能会误动，或者在多机并存时削弱了保护的灵敏度。目前并没有一个公认的可靠的孤岛保护切除方案。上述保护方案都或多或少存在检测盲区，并且受制于低压配网复杂恶劣的运行工况，甚至可能会发生误动，影响用户的经济效益。

3、因此，需找出一种尽可能可靠的集成于光伏并网断路器的防孤岛保护实现方法，一方面提升灵敏度尽可能减少防孤岛保护的检测盲区，另一方面在提升灵敏度的同时也能增加防孤岛保护的可靠性，不至于误动作。

技术实现思路

1、本发明正是针对现有技术中存在的问题，提供一种适用光伏并网断路器的主动式防孤岛保护实现方法，该技术方案在正常状态下，实时检测电网谐波含量，一旦检测电网中电气量发生突变，向电网注入脉冲式高频扰动微电流，高频电流频次根据谐波含量动态调整，并检测高频电压大小，一旦越限，则断开开关切除逆变器。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种适用光伏并网断路器的主动式防孤岛保护实现方法，所述方法包括以下步骤：

3、步骤1：正常运行时，实时检测电网的频率与电压，实时计算出谐波、间谐波含量；

4、步骤2：当检测到电网中电气量突变或者越限，则进入故障检测程序，启动元件的判据为：

5、|δv1|＝|v1.0ms-v1.200ms|≥v1.set

6、|δv3|＝|v3.0ms-v3.200ms|≥v3.set

7、|δv5|＝|v5.0ms-v5.200ms|≥v5.set

8、|δf|＝|f0ms-f200ms|≥fset

9、|δθ|＝|θ0ms-θ20ms|≥θset

10、|v1.0ms|≥vupperset

11、|v1.0ms|≤vlowerset

12、f0ms≥fupperset

13、f0ms≤flowerset

14、式中，δv1表示基波电压变化率，v1.0ms表示当前基波电压，v1.200ms表示200ms前基波电压，v1.set表示基波电压变化率判定阈值；δv3表示三次谐波电压变化率，v3.0ms表示当前三次谐波电压，v3.200ms表示200ms前三次谐波电压，v3.set表示三次谐波电压变化率判定阈值；δv3表示三次谐波电压变化率，v3.0ms表示当前三次谐波电压，v3.200ms表示200ms前三次谐波电压，v3.set表示三次谐波电压变化率判定阈值；δf表示频率变化率，f0ms表示当前实时频率，f200ms表示200ms前频率，fset表示频率变化率判定阈值；δθ表示相角变化率，θ0ms表示当前实时电压相角，θ20ms表示20ms前电压相角，θset表示相角变化率判定阈值；vupperset表示电压越上限判定阈值；vlowerset表示电压越下限判定阈值；fupperset表示频率越上限判定阈值；flowerset表示频率越下限判定阈值。

15、该式表明，只要检测到电网中谐波变化率、频率变化率、相角变化率超过设定阈值，或者电压、频率越限，则启动元件启动，进入故障判断程序。只要满足式中任意条件，则启动。

16、步骤3：进入故障检测程序后，根据故障前实时计算的谐波含量，找出一个频次点f，满足：

17、vf＝min(v1,v1.1,v1.2…v25)

18、式中，vf表示频次点f对应的谐波电压含量，v1表示1次谐波即50hz电压含量，v1.1表示1.1次谐波即55hz间谐波电压含量，v1.2表示1.2次谐波即60hz间谐波电压含量，v25表示25谐波电压含量。

19、该式含义即在故障前所有谐波电压、间谐波电压中，选出幅值最小的频段f。

20、步骤4：根据该频次点f产生pwm波开关电阻器件，调制出频段为f的高频脉冲扰动电流，

21、步骤5：根据该频次点f，通过傅氏算法筛选出该频段的高频电压含量，一旦高频电压

22、超过设定阈值，则跳开逆变器，检测判据为：

23、

24、式中，vf表示当前频段f监测到的高频电压，un表示电网额定电压，unow表示当前电网全波电压，vf.set表示高频电压检测阈值，t表示超过阈值持续时间，tf.set表示时间设定阈值。

25、相对于现有技术，本发明具有如下优点，该技术方案提供了一种基于动态频次扰动的主动式防孤岛保护的实现方法。检测方法灵敏可靠，采用灵敏启动元件+可靠动作元件结合的方式，保证了检测盲区小的同时，动作性能也更加可靠；且不受多逆变器同时运行的影响；采用根据事故前谐波含量动态调整扰动频次的方法，最大程度避免了电网原生谐波的干扰；同时调制采用微电流的方式，调制电路简单，消耗功率小；且对电网电能质量影响小；同时，微电流检测方式可与微电流拓扑发送电路复用，无需对现有光伏并网断路器包括智能塑壳断路器及智能微型塑壳断路器进行改造，可广泛应用于光伏并网断路器中。

技术特征：

1.一种适用光伏并网断路器的主动式防孤岛保护实现方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的适用光伏并网断路器的主动式防孤岛保护实现方法，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的适用光伏并网断路器的主动式防孤岛保护实现方法，其特征在于，步骤3：进入故障检测程序后，根据故障前实时计算的谐波含量，找出一个频次点f，满足：

4.根据权利要求3所述的适用光伏并网断路器的主动式防孤岛保护实现方法，其特征在于，步骤5：根据该频次点f，通过傅氏算法筛选出该频段的高频电压含量，一旦高频电压超过设定阈值，则跳开逆变器，检测判据为：

技术总结
本发明涉及一种适用光伏并网断路器的主动式防孤岛保护实现方法，所述方法包括以下步骤：步骤1：正常运行时，实时检测电网的频率与电压，实时计算出谐波、间谐波含量；步骤2：当检测到电网中电气量突变或者越限，则进入故障检测程序；步骤3：进入故障检测程序后，根据故障前实时计算的谐波含量，找出一个频次点f；步骤4：根据该频次点f产生PWM波开关电阻器件，调制出频段为f的高频脉冲扰动电流，步骤5：根据该频次点f，通过傅氏算法筛选出该频段的高频电压含量，一旦高频电压超过设定阈值，则跳开逆变器；该方法灵敏可靠，保证了检测盲区小的同时，动作性能也更加可靠；最大程度避免了电网原生谐波的干扰。

技术研发人员：张星宇,孙侃,卜权,陈超,李俊晨,梁少飞
受保护的技术使用者：佳源科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15